Najważniejszym kryterium klasyfikacyjnym zasobu ciepła odpadowego jest poziom temperatury nośnika energii odpadowej. Jest to również pośrednia ocena jego przydatności do wykorzystania technicznego.

Z tego punktu widzenia rozróżnia się:

•    ciepło wysokotemperaturowe – zakres temperatury nośnika od ok. 650 st. C wzwyż - głównie spaliny powstające przy spalaniu paliw kopalnych;

•    ciepło średniotemperaturowe – zakres temperatury od ok. 250 do 650 st. C - gazy odlotowe przy typowych technologiach energetycznych lub w zakresie do ok. 350 st. C, nośnik pobierający ciepło w kotle zasilanym biomasą;

•    ciepło niskotemperaturowe – od kilkunastu, kilkudziesięciu do ok. 250 st. C; – typowy poziom nośnika ciepła odpadowego to temperatura z reguły poniżej 120-150 st. C, przy czym do tej samej granicy sięga oczekiwany, potencjalny poziom temperatury wody termalnej występującej w warunkach krajowych lub nośnika pobierającego ciepło w typowych kolektorach słonecznych.

Warto więc wykorzystać tę traconą energię.

W przypadku małych obiektów do przetworzenia ciepła w energię mechaniczną, a następnie energię elektryczną i energię cieplną, najbardziej predysponowany jest silnik z zewnętrznym spalaniem. Najlepiej nadej się do tego silnik Stirlinga LTD, gdyż może wykorzystywać dowolne źródło ciepła, nawet o relatywnie niskiej temperaturze. Ponadto zaletą wykorzystania takiego silnika są nieduże wymiary.

Silnik Stirlinga - model MK II, fot. diystirlingengine.com/wp-content

Chcąc zwiększyć efektywność energetyczną kotła poprzez wykorzystanie energii niesionej przez spaliny, przy takim źródle ciepła umieszcza się moduł składający się z silnika Stirlinga wraz ze sprzężonymi z jego wałem silnikiem elektrycznym i prądnicą, czujnikiem temperatury i enkoderem inkrementalnym zamontowanym na wale oraz sterownikiem PLC (Programmable Logic Controller).

Sterownik PLC, po otrzymaniu sygnału od czujnika temperatury o pojawieniu się spalin o określonej temperaturze, wysyła sygnał do uruchomienia silnika elektrycznego, który jest sprzężony z wałem silnika Stirlinga. Jednocześnie sprzężona z wałem silnika Stirlinga prądnica wytwarza energię elektryczną.

Ponadto z wałem silnika Stirlinga związany jest jeszcze enkoder inkrementalny. Udostępnia on informację o położeniu kątowym wału silnika Stirlinga do sterownika PLC. Po osiągnięciu wymaganej prędkości obrotowej przez silnik Stirlinga, sterownik PLC odcina zasilanie zewnętrzne od silnika elektrycznego. Od tej chwili moment obrotowy z wału silnika Stirlinga jest przekazywany tylko do prądnicy, która zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną.

Silnik Stirlinga (LTD) charakteryzuje się wysoką niezawodnością oraz niską ceną na jednostkę wyprodukowanej energii. Ponadto nie wymaga on stałego dozoru, pracuje w sposób ciągły w czasie. Nie posiada zaworów, ciśnienie wewnątrz komory silnika utrzymuje się niemal na stałym poziomie, pracuje cicho. Startuje wolniej, ale pracuje lepiej w zimnych warunkach niż silniki tradycyjne.

Ten sposób wykorzystania energii niesionej przez spaliny powstałe w procesie spalania biopaliw stałych w kotle grzewczym umożliwia pozyskanie dodatkowej energii elektrycznej nie wymagając spalania dodatkowej ilości biopaliwa przez kocioł. Ponadto energię tych spalin dodatkowo można wykorzystać w wymienniku ciepła do uzyskania energii cieplnej.

Oprac. Ewa Grochowska

FOTO: bellona.org

Wykorzystane źródła:

- wnp.pl

- instalator.pl

- foref.pl